课程文献中心 更多>>

关键词： 智能车编队   车路协同系统   硬件设计   软件开发   一致性策略  

摘要： 车路协同系统作为解决复杂交通问题的一个研究热点和有效方法被广泛关注，车辆一致性编队是车路协同系统研究的基本课题，它的使用能有效改善交通通行流量、减少燃油消耗、减缓交通堵塞。论文针对基于一致性策略的智能车编队的实现及实现过程中所需的主要技术进行了研究，分为软硬件设计和功能算法设计两大部分，主要研究内容和成果如下:　　首先，对一致性编队所需硬件包括道路沙盘、微型智能车和方向盘等进行选型和设计，硬件的规划与设计是以一致性编队所需要的功能为导向的。道路沙盘规划包括道路规划、磁导带和磁铁导轨铺设、路设RFID标签和路侧挡板铺设、摄像头部署等。方向盘设计主要是将罗技方向盘套装中的方向盘、踏板、按钮等与微型智能车的运动进行功能映射，例如，加速踏板对应微型智能车的加速功能。微型智能车的设计是硬件设计的核心，包括测距、通信、显示等传感器的选型、空间部署和电路板设计。　　其次，分析和对比了多个经典的和先进的PID控制器在智能车调速方面的性能，本文的微型智能车调速控制采用分数阶PID(fractional order PID，FOPID)控制器。该FOPID控制器的设计过程采用了神经网络，设计方法的精确性和有效性利用matlab仿真和实车调速控制两类实验进行了验证。同时，设计了位置信息相关的算法，包括横向偏移量算法、定位算法、间距算法。横向偏移量算法即导航算法，本文基于序列和阵列最值比值两种横向偏移量算法设计了新的导航算法。微型智能车实时的位置信息，利用了卡尔曼滤波器算法，该算法获得车辆位置信息时是将车辆前一时刻的位置信息及其相关观测信息进行融合。为满足一致性编队的期望间距要求，本文还提出间距算法，用于计算沿行驶路径的两辆微型智能车的间距。　　最后，设计并制作了集通信拓扑控制、智能车状态信息设置和获取、状态信息显示、信息分发等功能为一体的上位机监控软件，阐述了一致性控制协议的调整方法。在不同通信拓扑下和同一通信拓扑下采用不同定位算法做了多个一致性编队实验，验证了本文微型智能车一致性编队实现方法的可行性。

关键词： PLC 智能微波炉   控制系统   硬件电路   设计要点  

摘要： 随着科学技术的进步，电子技术传感技术以及材料技术近年来得到了很大的发展。国内外微波炉研发机构和生产工厂，为了满足微波炉消费者的使用要求，将各种先进的现代化技术应用微波炉，推出了一系列新颖先进的微波炉产品，这些微波炉新产品，反映了微波炉技术发展趋势。基于此，本文探讨了智能微波炉控制系统中硬件电路设计要点。

关键词： 电梯   电梯互联网   物联网网关   硬件设计   电磁兼容(EMC)   电磁干扰(EMI)   信号完整性   改善策略  

摘要： 在物联网蓬勃发展的今天,电梯物联网技术也应运而生。传统中的电梯、电缆、终端传感器、无线网路等都不再是一个个孤立的个体,它们被整合统一,成为网格化管理的基础设施。目前,市场上推行的电梯物联网解决方案,大多是在原有的电梯控制系统中添加物联网网关系统,同时在网关系统上添加网络摄像头,人体感应传感器,多媒体体播放器等终端设备组成电梯物联网系统。主要工作原理是电梯相关信息数据通过CAN Bus或者RS485通信传送给物联网网关系统,网关将这些电梯控制系统的数据信息与其本身外接的传感器采集到的数据信息整合后进行数据加密,然后通过无线网络发送到物联网服务器和政府的电梯监管数据平台。不得不承认这种电梯物联网的设计方案大大降低电梯故障发生率,大幅度提高故障处理率。确实在提高了人们乘坐电梯的安全性和舒适性的同时,也改变了人们对电梯维修保养方式,使人们对电梯管理方式变得动态化,从而更加细致。然而,这种“电梯控制系统+物联网网关”的架构仅仅在现有电梯物联网改造中有其优势,因为已经投入使用的电梯要更换具有电梯物联网功能的控制系统难度很大。但是从电梯物联网技术发展趋势来看,现有的电梯物联网架构增大了电梯安装空间和难度,还大大增加了电梯成本,不利于产品长远发展和推广。从系统稳定性来看,电梯安装现场环境比较复杂,信号噪声干扰较多,电磁干扰比较严重,导致目前的电梯物联网体统传输错误率较高,另外设备数量越多越增加了系统的不稳定性,抗干扰能力越差。因此,为追求更加稳定可靠的电梯控制系统和电梯物联网信息传输系统,需要研发一款高可靠性、安装调试简单、成本低、架构简单的电梯物联网终端。更好的利用信息化手段取代人力管理,将为建设环保社会、节约社会资源提供了有力的帮助。目前本论文研发设计的电梯物联网终端一体机AIO-E1.0,将电梯控制系统、电梯安全模块、DDR3 DRAM存储模块、4G无线通信模块、HDMI高清显示接口、网络摄像头等传感器终端集成于一体,是电梯物联网整体解决方案。AIO-E1.0板通过CAN Bus总线或者RS485总线与电梯控制装置、位置显示装置、平层装置、选层装置、4G通信模块等进行数据传输。通过电梯五方通话系统实现管理中心主机、电梯轿厢、电梯机房分机、电梯顶部、电梯井道底部五方之间的通话。电梯运行状态,主要部件使用信息和终端传感器采集数据信息等通过4G无线网络通信技术发送给电梯安全监控平台,实现对电梯的全面集中地远程监测和管理。电梯物联网终端一体机AIO-E1.0具有安装调试成本低、高可靠性、网络化、智能化等特点,将成为电梯物联网产品市场的新宠。由于本设计核心板运行速度高达1GHz,DDR3存储模块数据传送速度达到1600MGbps,HDMI高清显示电路具有5Gbps的传输带宽,本设计中涉及了AD、DA信号处理电路,所以对信号完整性的要求较高。另外电梯安装现场的电气环境比较恶劣,电磁干扰源和信号噪声比较多,更加加大了设计难度。本文主要从电梯物联网硬件终端设计中涉及到电磁兼容(EMC)、电磁干扰(EMI)和信号完整性等方面着手,从理论上分析电磁兼容产生的原理,运用公式推导找出改善方法,并通过实际验证分析改善方法的基本效果,从而开发一款稳定的电梯物联网终端系统。

关键词： LIBS技术   矿石分选   硬件设计   软件开发   实验参数优化  

摘要： 我国是煤矿资源开采大国,其中在上世纪六十年代到八十年代开采的矿山由于之前的技术条件限制,大多采用露天开采的方式,在采矿过程中产生了大量废石,这些废石被囤积在矿场周边。目前的主要解决办法是对其进行二次开采,但现有的矿石分选方法不能完美的解决这一现状。为了解决这一现状,本文研究了一种基于LIBS技术的矿石快速分选装置。激光诱导击穿光谱技术作为一种新兴的快速检测方法在化学元素分析领域有着较为广泛的应用前景,因为其检测速度快、无需样品前处理等特点,使得LIBS技术特别适合工业现场检测。本文对LIBS技术的发展现状进行了较为详细的概述,对LIBS的基本原理以及关键部件进行了简单的介绍;设计了基于LIBS技术矿石分选的方案;基于STM32对LIBS矿石分选装置的各个系统:激光测距系统、自动调焦系统、自动分选系统、LIBS检测系统进行了硬件设计及软件开发;根据NIST数据库确定了镍元素的检测谱线,探索了矿石分选装置进行镍矿检测时的最佳实验参数,其中包括延时时间与激光能量,根据实验数据处理得到了此矿石分选装置的最优实验参数。

关键词： 法失制孔   并联机器人   电控系统   嵌入式处理器   伺服控制  

摘要： 本文来自于航空工业成飞公司与电子科技大学合作科研课题项目,项目研究的目的是掌握并联机器人的机械结构组成和电气控制设计,针对航空制造领域中的法向制孔需求设计一个设备样机。在航空工业飞机制造中,飞机框梁、铝合金蒙皮、复合材料部件等曲面零件都有法向制孔工艺需求,这类的零部件外形尺寸比较大、且重量大、相关曲面外形复杂,类型多样、而且有加工精度要求高等特点,加工过程中需要用到刚度大,结构稳定,承重能力大,微动控制精度高的装配设备来实现加工。根据航空零件法向制孔加工工艺需求,借鉴并联机器人的精度高、刚性强等特点,提出适用于航空工业的建模分析方法,深刻认识空间并联机器人的动态特性,最终搭建一套适用于航空工业应用的三并联法向制孔装置。本文重点介绍基于该设备样机的性能指标和具体功能要求而进行的电气控制系统设计。首先,讨论串联机器人和并联机器人各自的结构特点和优缺点,以及相关的发展历程。根据航空制孔工艺需求,本研究的机械结构设计将并联机器人倒置龙门架上方,安装带有制孔直线进给的高速气动主轴在末端运动平台,并联机构完成Z、A、B三个自由度的调整,与下方的X、Y工作台组合形成一个具有法向制孔功能的装置,并介绍了主要结构部件的选型设计。其次,针对该法向制孔装置的结构设计,提出多种电气控制方案,并进行讨论与仿真,实验,结合自身控制要求,选择最佳控制方案。在确定以倍福嵌入式处理器为核心控制单元后,开展详细的电气伺服控制系统设计,对配套的伺服控制单元以及可编程逻辑控制单元设计选型,同时兼顾末端制孔需求和全闭环位置检测控制等,完成电气控制系统硬件嵌入式设计。最后,为了进行试加工测试,开发人机操控界面;利用不同功能的操作控制界面进行性能测试;最后针对现有条件的具体模拟加工,提出了以保留人工手动示教加工工艺模式,对三种零件的制孔工艺试验。

关键词： 工业机器人   交流伺服驱动系统   硬件设计   软件设计  

摘要： 研究并优化交流伺服驱动系统,有助于我国工业机器人的进步与发展,从而推动我国向制造业强国迈进.本文首先对交流伺服驱动系统进行了简要概述,然后从硬件设计和软件设计两方面分别介绍了交流伺服驱动系统的设计,最后分析了几种常用的交流伺服驱动系统测试方法.希望本文能为工业机器人交流伺服驱动系统的设计和优化提供一定的参考.

关键词： 机载电子产品   硬件设计   开发验证  

摘要： 结合复杂机载电子设备设计和开发过程中遇到的产品验证问题，从产品需求入手，提出了一套以基于需求的设计和开发验证思路，并对各类验证方法进行了研究，为机载电子产品的设计和开发验证工作提供了一套行之有效的理论、方法和工具。

关键词： 单缸柴油机   电控单体泵   硬件设计   控制软件   自动代码生成  

摘要： 单缸柴油机配套面广、价格低廉,适应于各种农业机械。目前,我国单缸柴油机社会保有量和年产销量居世界首位,而其普遍采用机械式喷油泵且未配备后处理系统,造成了一定程度的环境污染。近年来国家严控各行业节能减排以改善环境,并升级了非道路柴油机排放法规,公布了产品准入时间表。所以,单缸柴油机的技术升级迫在眉睫。电控单体泵体积小、价格适中、燃油喷射压力高,能够满足非道路柴油机国III排放法规的限值要求,同时具有升级非道路国IV的潜力。小型单缸柴油机电控系统的开发若采用传统手写控制程序的方式进行,无疑从时间、成本和质量等方面承担巨大压力。近来一种基于模型的开发方式迅速流行起来,促使后入的车企和厂商不必积累大量C语言开发经验也可在短期内开发自己的电控系统,柴油机电控系统开发可以更加便捷高效。本文针对应用电控单体泵的小型单缸柴油机,采用主流的基于模型开发方式,对电控系统开发过程中关键问题,即单体泵电磁阀驱动设计、ECU控制软件开发和自动代码生成三个方面进行研究,寻求包含软件及关键硬件在内的一条高效便捷的单缸柴油机电控系统应用途径。以186F型柴油机为应用对象,开展以下研究工作:首先,根据电控单体泵工作原理和驱动需求,设计60V Boost升压电路、24V-60V双电源驱动电路及驱动电流闭环控制方法,通过试验逐步改善电磁阀驱动电流闭环控制效果;其次,使用Matlab/Simulink工具,采用模块化建模思想完成柴油机控制软件架构设计和功能模块开发,主要功能模块分为信号管理模块、发动机状态模块、发动机管理模块和同步任务模块,进行控制软件模块化测试对以上功能模块进行验证;再次,以MC9S12XS128型控制单元作为应用控制器,通过编写Matlab脚本文件、TLC文件等实现Simulink模型到控制器程序的自动代码生成功能,并针对主要传感器采集电路、执行器驱动电路进行底层程序的封装与集成到Simulink开发环境;最后,完成测试与验证,主要包括单体泵电磁阀驱动测试、控制软件模块化测试和控制软件集成测试。测试结果表明,单体泵电磁阀驱动设计、ECU控制软件开发和自动代码生成满足设计要求,控制软件功能完善,控制效果较好。

关键词： 搜救机器人   运动学模型   机器人步态   硬件设计   摄像头模块   WiFi模块  

摘要： 随着科技的发展,劳动者的工作安全要求不断提高,但地震、建筑楼爆炸或核电站泄漏等原因引起的建筑倒塌、有毒气体泄露等造成不可避免的人员伤亡。在这种情况下,如何快速、高效的展开探测、救援工作,同时保证救援者的生命安全成为各个国家的重要关注点之一。针对该问题,本课题研究了一款智能搜救机器人,它将替代救援者先进入危险复杂的现场进行探测,搜集环境信息以及搜救被困者。由于建筑倒塌地凹凸不平、规则不一、空间非常狭小,轮式或履带式的机器人非常难越过障碍深入搜索。本课题选用六足机器人作为研究对象,这种机器人具有环境适应性强、越障稳定、能够灵活穿越狭小空间的特点。本文主要内容包括:首先,介绍与分析智能搜救机器人样机的结构特性,然后建立运动学模型并且进行仿真分析,求解运动学正向与逆向方程,找出机器人运动与腿部各关节转动角度的关系以及分析多足机器人的各种步态得出机器人步态控制的重要技术。在确定防案后,对机器人的控制系统硬件进行了选型、电路设计、控制软件编写。硬件系统主要由微处理器、动力部分硬件、GPS模块、避障模块、电子罗盘模块、摄像头模块、WiFi通信模块与供电模块、存储模块等组成。通过对搜救机器人进行电路设计与控制软件编写,使其对环境具有智能感应能力从而实现导航定位、避障越障以及自主搜救功能。此外,摄像头与WiFi模块让机器人将图像实时传给外面操作人员,可提高搜救工作的效率和减少伤亡。最后,对机器人的各个模块进行了实验分析,调整了控制方法以降低机器人腿部冲击和增加控制灵活度,保证机器人在搜救过程中快速适应环境和灵活稳定地工作。本论文对搜救机器人进行了相关技术研究,制作了实体样机,编写了控制软件,经过多数次测试与现场试验,结果表明该机器人具有良好的性能与灵活性,可以在此基础上进行实用化推广研究。

关键词： 锂电池SOC估计   模糊系统   扩展Kalman   锂电池模型   硬件设计  

摘要： 随着科学技术的高速发展,导致的环境污染问题越来越严重,为了减少对煤、石油等不可再生能源的依赖,缓解能源危机和环境污染问题,新能源行业顺应时代要求正快速发展。新能源汽车是新能源行业的重要组成部分,而锂电池作为储能设备是纯电动汽车的核心部件。锂电池的剩余容量(State of Charge,SOC)估计对电池管理系统(Batter Management System,BMS)提高电池使用寿命和整车续航里程具有重要意义,因此锂电池的剩余容量(State of Charge,SOC)估计已成为当下研究的热点。本文是在电池物理模型的基础上,选取基于模糊控制的卡尔曼(Kalman)滤波方法对电池的SOC进行实时在线估计,并基于美国联邦城市运行工况(Federal Urban Driving,FUDS)和符合脉冲功率特性测试工况(Hybrid Pulse Power Characterization Test,HPPC)两种工况来验证该算法的合理性与准确性。以下为本文主要研究内容:首先,本文主要从电池模型,SOC估计方法,电池管理系统三个方面介绍锂电池的发展现状。其次,搭建了电池实验平台,选取S9KEAZ64AMLH芯片设计硬件实验电路,进行上位机开发,最后对电池进行充放电实验。再次,分析了影响SOC估计精度的主要因素,建立了锂电池内阻模型,阻容模型和一阶模型等物理模型。基于Matlab/Simulink软件搭建了相应的仿真平台,通过对比仿真数据和实验数据,确定电池模型为一阶模型,并选取SOC估计方法为基于模糊控制的Kalman估计方法。最后,通过对锂电池实验数据进行参数辨识得到不同温度和不同SOC情况下锂电池的开路电压、锂电池内阻、极化内阻和极化电容等参数,对锂电池一阶模型进行修正,并基于Matlab/Simulink软件搭建其仿真平台,通过仿真验证模糊系统的Kalman估计方法的合理性与准确性。